1000MW超超临界机组最小流量阀内漏问题分析及对比

刘跃东，石 磊

(国电泰州发电有限公司，江苏 泰州 225300)

0 引言

最小流量阀又称锅炉给水泵再循环阀，它安装在给水泵出口处，连接至除氧器。为防止给水泵过热以及防止产生汽蚀，给水泵的流量在任何情况下都必须不小于某一个规定的安全流量，也就是最小流量。当锅炉给水需要流量很小时，比如汽泵启动或汽泵跳闸时，需及时打开最小流量阀，把一部分高压水由泵出口处回流到除氧器，以保证给水泵的安全运行。最小流量阀设计为调节阀，前后设计隔断阀，方便在线检修隔离。最小流量阀是电厂内阀门前后压差最大的阀门，也是电厂内容易内漏的阀门之一。

阀门的结构与密封分析是治理阀门内漏的基石，下面主要介绍两种常见最小流阀的结构与密封及防治内漏的措施。

1 CV最小流量阀

1.1 CV最小流量阀介绍

某电厂一期2×1000MW超超临界机组最小流阀选用的是CV公司产品，COPES-VULCAN简称C-V，是美国 SPX集团公司旗下专业性的阀门制造及服务公司。

该阀在正常情况下关闭的，在汽泵跳闸时需要自动打开。该阀的运行参数为：阀前：压力12～42MPa；阀后压力0～1MPa；阀后温度185-200℃。这就意味着该阀必须承受高压差，需做到防止汽蚀，降低冲刷和噪音功用。

1.2 阀门内部结构

阀门主要由阀体、阀座组件、HUSH套筒、阀芯组件、阀杆、气动执行机构组成。气动执行机构为上下进气的活塞式气缸结构，还配备用液压加载油缸附件。阀门主体设计为下进上出流体助开式结构。

阀座组件为可拆卸式结构，便于检修更换；组件同时配置双层不锈钢滤网，通过两层不锈钢之间的缝隙来过滤，保证了阀门不会发生堵塞和损坏，滤网的流通能力是阀门设计流通能力的2倍，因此不用担心阀门流通能力因为有杂质堵住而减小。

HUSH套筒，集结了一系列嵌套开孔的圆筒，各圆筒偏移排列，将高压降分成许多压力段，并始终控制在饱和蒸汽压力之上，从而控制汽蚀的产生，同时避免在高压流体中产生噪音。线性使末级流体切线方向离开阀芯，不会直接冲刷阀体。同时阀体采用WC6合金钢材料，保证阀门寿命。

阀门内部结构如图1所示。

阀芯组件采用不同于其他厂家的双层阀塞密封设计，双阀塞联动装置，内层阀塞与金属阀座之间形成金属密封，外层阀塞与软阀座之间形成软密封。在阀门开启及关闭的瞬间，始终以金属密封作为节流作用，从而保护了软密封长期不受冲刷破坏，保证长期密封严密。

图1 阀门内部结构

1.3 CV最小流量阀典型内漏及处理情况

1000MW机组自投产至今，CV最小流量阀发生多次密封面吹损事件，造成阀门内漏，从而影响给水泵组的经济安全运行。具体事故经过及采取的措施如下：

(1)2014年2号机小修2B最小流量阀解体发现主阀芯、软阀座吹损严重。采取措施：阀芯堆焊，更换软阀座处理。

2014年5月30日，由中国水利学会联合禹城大禹文化研究会、国际生态安全合作组织、全联环境服务业商会、水利部科技推广中心共同主办的“中国（国际）水务高峰论坛——2014中国·禹城水生态文明建设论坛”在山东禹城开幕。此次论坛主题为“水生态文明建设与县域经济”，来自全国相关政府部门、权威机构、学术单位的专家学者以及企业代表300余人齐聚一堂，共谋水生态文明建设之道。

(2)2015年1号机小修1A最小流量阀解体发现U杯密封及阀芯密封吹损。采取措施：更换U杯密封件，堆焊阀芯处理。

(3)2016年2A最小流阀解体发现阀体及HUSH套筒吹损严重。采取措施：阀体堆焊，更换HUSH笼套处理。

(4)2017年2B最小流阀解体阀芯、软阀座，定位套筒吹损严重。采取措施：更换软阀座、堆焊阀芯及定位套筒处理。

1.4 CV最小流量阀泄漏路径分析

根据CV最小流量阀结构，进行泄漏路径分析，如图2所示。

图2 CV最小流量阀泄漏路径

外漏路径：a-a 盘根泄漏；b-b 阀盖泄漏

内漏路径：静密封 1-1；6-6

最小流量阀外漏比较少，暂不分析。下面对内漏情况进行具体分析。

1.4.1 静密封

1-1路径密封失效，高压水通过阀座垫片，会高速冲刷HUSH套筒、甚至阀本体，泄漏时间越长，冲刷越严重。

6-6路径密封失效，阀塞上侧腔室中高压水顺定位套筒顶部密封垫片流到阀出口侧，会在流道中产生局部闪蒸和汽蚀，密封面会形成波浪式吹损。

1.4.2 动密封

CV最小流量阀动密封相对每条泄漏路径总有两个动密封串联，由这两个共同承担阀前后压差，若其中一个失效后，另一个在强大压差作用下，很容易发生泄漏。

2 CCI最小流量阀

2.1 CCI最小流量阀介绍

某电厂二期2×1000MW超超临界机组最小流阀选用美国CCI公司产品。该阀的运行参数为：阀前压力12～45MPa；阀后压力0～1MPa；阀后温度185～200℃。二期最小流量阀参数较一期还高一些，实际运行工况也十分恶劣。

2.2 阀门内部结构

阀门内部结构如图3所示。

阀门主要由阀体、阀座、减压笼套、阀杆阀芯组件、气动执行机构组成。阀杆阀芯组件：阀门采用预启阀金属密封结构。阀门关闭时，介质起加强关闭作用，确保严密性。阀门开启时先开启预启阀，平衡阀前后压差，减小阀门开启执行力。

图3 阀门内部结构

2.3 CCI最小流量阀典型内漏及处理情况

某厂1000MW机组，CCI最小流量阀解体发现主要是阀座、阀芯吹损造成阀门内漏，堆焊阀芯、阀座处理。

2.4 CCI最小流量阀泄漏路径分析

根据CCI最小流量阀结构，进行泄漏路径分析如图4所示。

外漏路径：a-a 盘根泄漏；b-b 阀盖泄漏

内漏路径：静密封 1-1

动密封 2-2；3-3

图4 CCI最小流量阀泄漏路径

3 两种最小流量阀对比

通过对两种最小流量阀内部结构的介绍、分析，两种最小流量阀进行对比，具体如表1所示。

表1 两种最小流量阀对比分析

项 目CVCCI密封形式金属密封双层密封外漏泄漏点22内漏泄漏点63介质流向流开流关构造多级节流减压多级迷宫减压维护零部件多,密封件多,结构复杂,维修技术含量高零部件较少,密封件少,维修麻烦

4 最小流量阀内漏分析及防范措施

4.1 最小流量阀内漏原因

针对最小流量阀内漏常见问题，初步分析造成阀门内漏的主要原因有以下几个原因：返修的阀芯、阀座加工及装配工艺不当，造成内漏；现场部件回装工艺不当，各密封件没按设计部位或厚度安装；调试定位及小开度设置问题，造成阀门内漏；系统杂质卡涩在密封面，造成内漏；运行操作不当造成内漏，应尽量避免小开度对阀门的冲刷。

4.2 防范措施

根据上述原因分析总结检修中注意事项，具体采取防范措施如下：

(1)阀芯修复。修复厂家熟悉阀芯内部结构和功能，按照阀芯结构图进行施工，特别是金属密封面的加工及热处理工艺；U型密封环安装方向，确保开口朝向高压侧；阀杆不能弯曲，丝杆防止碰伤；更换所有新的密封件备品，注意密封件厚度尺寸及配合间隙；阀体吹损后修复注意平整度和水平度，及槽深度尺寸，不可随意改变槽深尺寸。

(2)安装调试。有密封垫和盘根更换新备品，安装前，清理干净，并校核尺寸；U型密封环开口方向朝向高压侧；阀门回装后，阀杆连接定位确保关闭到0位；小开度设置为调节死区，不在小开度运行，防止小开度节流冲刷；盘根安装后适度紧力，以不渗漏为准；控制气压在0.55～0.6MPa范围内；回装后，检查执行器有无漏气，定位器切换到就地，关阀到90%左右，观察如阀门不能保持，说明有漏气需检查排除。

5 结语

通过对某电厂一、二期2×1000MW机组最小流量阀内部构造、密封点及泄漏路径的分析，根据曾发生内漏问题制定防范措施，保证最小流量阀长期可靠运行。